大气水汽中双水缔合分子的浓度

用化学热力学方法计算了在标准气压下,不同温度的饱和水汽中双水缔合分子的浓度以及在一定水汽压条件下双水缔合分子的浓度随温度的变化。计算结果与8—13μ大气窗区水汽吸收系数随温度的变化进行了比较,证明双水缔合分子的吸收是8—13μ水汽连续吸收的主要因子。     

大气二氧化碳对CO2激光辐射各谱线的吸收

本文给出了大气二氧化碳对CO_2激光辐射各谱线吸收的计算公式,并利用标准大气资料计算了各谱线的吸收值。发现在P支谱线中,P(16)线吸收最大;在R支谱线中,R(16)线为最大。当转动量子数J大于或小于16时,吸收值随J值的增大或减小几乎成指数减小。为了验证计算公式的可靠性,在实验室中进行了模拟大气测量,其测量结果和理论计算结果具有较好的一致性。     

大气二氧化碳对CO_2激光辐射各谱线的吸收

本文给出了大气二氧化碳对CO_2激光辐射各谱线吸收的计算公式,并利用标准大气资料计算了各谱线的吸收值。发现在P支谱线中,P(16)线吸收最大;在R支谱线中,R(16)线为最大。当转动量子数J大于或小于16时,吸收值随J值的增大或减小几乎成指数减小。为了验证计算公式的可靠性,在实验室中进行了模拟大气测量,其测量结果和理论计算结果具有较好的一致性。     

二氧化碳红外吸收带透过率的计算

本文较简单而系统地说明了大气中CO_2及类似于CO_2的线形分子的红外吸收带透过率公式及计算方法。在不伤害物理本质的前提下采用分子光谱模型处理。在计算P、R两支谱线的吸收时,采用艾尔萨斯模型并加上弱谱线吸收订正。当有Q支谱线时则在靠近Q支吸收有影响的波段计及Q支谱线的吸收,对它也采用相应的模型处理。     

大气衰减与声雷达探测

本文计算了北京、武汉、上海和海口等四个地区月平均气候条件下声雷达回波的分子吸收衰减。结果表明，分子吸收衰减与大气环境之间的关系是非线性的，分析回波时不能忽略其衰减，但可用地面气象资料来订正。本文还计算了考虑声波衰减后，由声雷达探测得出的对流条件下的C T 2廓线，与Kaimal等实验结果更为接近，从而给出了一个求湍流衰减的近似方法。     

CO2激光辐射谱线的大气衰减特性

我们于1986年8月在成都市实地测量了CO_2激光辐射00°l—10°0和00°1—02°0振动带内40条谱线在大气中的衰减。文中给出了各谱线衰减系数的一般值并描述了衰减特征。在八月份成都地区的特定条件下,水蒸汽的吸收和气溶胶粒子的吸收与散射构成了衰减的主要部分。测得的各谱线的衰减系数可为CO_2激光的大气应用提供有益的参考。     

太阳辐射在大气中的衰减

本文根据世界气象组织仪器和观测方法委员会第八届会议通过的大气界外的太阳光谱辐照以及最新的臭氧和分子散射的光谱透明系数等资料,计算了各种大气中的太阳辐射强度。分析了减弱太阳直接辐射诸因子的影响。并提出了正确计算水汽吸收辐射量和气溶胶减弱辐射量的方法。同时还建立了便于普遍应用的和具有足够精度的计算太阳辐射强度的简易方法。计算值和实测值比较结果良好。     

风云三号气象卫星红外分光计探测大气CO2浓度的通道敏感性分析

依据红外分光计（InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS）光谱通道特征,发展了基于IRAS的大气辐射传输计算模式。以大气分子吸收光谱数据集（HIgh resolution TRANsmission,HITRAN） 2004为初始谱线输入资料,利用该模式模拟计算IRAS在CO2 吸收带的10个通道辐射率测值对CO2浓度变化的响应,并对比了其与大气温度和水汽、O3等气体浓度误差对辐射率测值的影响,探讨了利用风云三号气象卫星探测大气CO2浓度的可行性。结果表明,IRAS的通道4最适于用来监测大气CO2浓度的变化,当CO2体积混合比浓度变化在10×10-6时,对应的辐射率变化同仪器等效噪声辐射率相当,所以IRAS在理想状态下,最高可分辨的大气CO2浓度变化约为10×10-6。     

利用红外辐射光谱反演大气CO2浓度的理论研究

依据最新的大气分子光谱数据集（HITRAN 2004）,利用逐线积分辐射传输模式,模拟计算了大气顶射出红外辐射光谱及其对大气CO2浓度变化的灵敏度,发现：大气CO24．3μm吸收带,特别是2241-2249cm^-1、2250-2258cm^-1、2259-2267cm^-1和2382—2390cm^-1波段射出的红外辐射,随CO2浓度的增加而显著降低,且很少受其他大气成分变化干扰,因此特别适于用来遥感探测大气CO2浓度的变化。根据最优非线性反演方法,反演获得了0-15km的大气CO2廓线,结果表明,利用上述4个通道的红外辐射值,可精确反演出自由对流层的CO2浓度变化。     

提高“К分布法”计算遥感通道透过率精度的方法

卫星测量地面或云面反射的氧气0.76μm吸收带一些通道的太阳辐亮度，可遥测洋面或地面气压场及云顶气压。由于洋面或地面气压相对变化约10-3量级，用“К分布法”计算氧气通道透过率要求较高的精度和速度。提高“К分布法”计算精度的途径是:①减少产生误差的简化计算；②增加截点数，特别是波段内吸收线较多、吸收系数变化较复杂的通道。假设在卫星上用干涉光谱仪测量氧气0.76μm吸收带一些通道的带宽均为1cm-1，在12930~13220cm-1范围内，选190个波段，计算不同温度廓线下通道的平均透过率。大部分通道“К分布法”的截点数N≤20，个别通道氧气吸收线较多，吸收系数变化较复杂，为了使“К分布法”通道平均透过率的计算误差小于10-4，需增加通道内截点数N，N最多为136，与逐线计算结果相比，通道垂直透过率的最大均方差小于3×10-5。计算透过率的速度和精度都满足反演计算的要求。     

青岛一次大暴雨过程风廓线雷达特征分析

2011年7月2—3日青岛地区出现一次大暴雨过程,全区平均降水量达到114．5mm。利用青岛上马对流层风廓线雷达资料,计算了整层和高、中、低不同层次风暴相对螺旋度（SRH）、最大风速及其高度、急流强度指数等,并分析了演变特征。结果表明：利用风廓线雷达资料计算的风暴相对螺旋度能够清楚地反映高空整层和高、中、低三层暖平流的变化。风暴相对螺旋度对降水系统的移近和降水的开始具有一定的预示作用。较大的雨强出现在高、中、低三层风暴相对螺旋度峰值之后。中层急流向低层扩展的程度与降水的强度有密切关系。计算得到的急流强度指数与降水强度有着较好的对应关系。     

大气CO215 μm吸收带对温度依赖关系的研究

利用最新版本的大气分子吸收光谱资料HITRAN 2004,以CO215 μm吸收带为例,通过精确的逐线积分模式,详细讨论了温度对谱线半宽度、线强以及吸收系数的影响。结果发现：吸收系数对温度的依赖关系主要受线强对温度依赖关系的影响,受半宽度对温度依赖关系的影响较小;在吸收带的中心区域,温度对线强和吸收系数的影响较弱,而在带翼影响较强。     

基于Landsat TM/ETM＋数据的北京城市热岛季节特征研究

利用1988—2006年20景LandsatTM和ETM＋数据分析了北京市城市热岛的季节变化特征。通过反演地表温度,建立统一的城市和农村区域,计算了城市热岛强度,并采用多项式拟合获取了城市热岛强度的季节变化曲线;同时,分析了热岛强度季节特征与气候因子的关系。另外利用4景2005—2006年不同季节Landsat TM影像,分析了不同季节城市热岛的空间变化特征,并选择穿越北京城区的两条不同方向剖线（SE-NW和SW-NE）,分析了沿剖线方向城市热岛与地表类型的关系。结果显示,北京城市热岛具有明显的季节变化特征,与总云量的季节变化关系显著。最大热岛强度出现在夏季,呈现片状发散和零星热岛并存的空间分布特征。冬季为冷岛特征,其空间分布与夏季热岛一致。春秋两季热岛强度最小,但春季热岛空间差异较大。在相同季节,城市热岛强度和空间尺度在不同剖线方向具有明显的差异,这与不同地类的空间分布有关。     

卫星微波通信中云雨衰减的预测

本文计算了在频率为1—300GHz(波长为0.1cm—30cm)的微波在大气和云雨中的吸收、散射和衰减的效应。统计和分析了北京地区降雨分布特征,对于地面-卫星通信线路衰减作了预测,为北京地区地面-卫星通信工程设计提供了重要依据。本文提出了新的地面-卫星线路衰减的预报方法,较为准确,可供卫星微波通信工程中使用。     

河西走廊中部冰雹天气的环流和多普勒雷达产品特征分析

根据1980—2006年500 hPa天气图及地面观测资料,对河西走廊中部降雹天气总结出了两种典型环流形势,并用2005—2006年多普勒雷达产品资料分析了这两种典型天气背景场下冰雹天气反射率因子、经向速度、垂直剖面、回波顶高度、垂直液态水含量、速度方位显示风廓线等物理量的变化特征,同时对冰雹指数产品在临近预报应用中的误差进行了分析。结果表明:河西走廊中部强降雹与具有强高悬垂结构的飑线和超级单体相联系,回波顶高度、垂直液态水含量对冰雹强度和持续时间指示性好;用强冰雹指数计算的冰雹尺寸偏大,主要是由于月份不同,0℃和-20℃层高度变化较大。     

温室气体吸收带重叠对CO2红外辐射效应的影响

利用精确的逐线积分模式,研究了大气主要温室气体H2O、CO2、O3、N2O和CH4吸收带重叠对红外冷却率的影响。同时,通过CO2浓度加倍的敏感性试验,详细讨论了重叠效应对CO2辐射效应的影响。结果表明：气体吸收带重叠对大气红外辐射计算具有重要的影响。在这5种大气主要的吸收气体中,N2O和CH4的重叠效应对总冷却率影响很小,在实际应用中可以忽略两者的重叠作用,采用近似方法处理其贡献。重叠效应对CO2辐射效应影响的总趋势是减弱由于其浓度增加而导致的温室效应的增强,主要贡献来自于CO2 15 μm带的两翼,以及以960 cm-1和1064 cm-1为中心的次级弱吸收区。在垂直方向上,重叠效应主要表现在减弱了地表大气的增温强度,并使对流层大气由原来的冷却作用转变为增暖作用,而对平流层大气的影响很小。此外,由于大气H2O含量的变化,重叠效应还表现出明显的季节性和纬度变率。     

微波空对地遥感水汽分布的可能性及反演方法

本文概要地介绍了水汽分子的微波吸收特征,计算了各种地表条件下地-气系统的微波波谱,讨论了利用水汽1.348厘米吸收带的微波辐射遥感大气水汽分布的可能性及其特点。运用变分的方法将遥感水汽的非线性方程线性化,讨论了线性化遥感方程的适用范围。对一系列的探空资料进行了模拟反演,讨论了影响反演精度的几个因子以及微波空对地遥感水汽分布的局限性。     

GRAPES全球模式背景误差协方差水平结构特征分析

基于1个月的GRAPES全球模式模拟资料,采用NMC方法统计了GRAPES全球模式的背景误差协方差,从背景误差的谱曲线和水平相关特征尺度2方面对背景误差协方差的水平结构进行分析,并与欧洲中心的计算结果进行比较。结果表明:2种模式的谱曲线变化趋势较为一致,背景误差的动能谱和位势高度功率谱均在1—7的波数范围逐渐增大,在7—14的波数范围取得最大值,之后随着波数的增大,谱值逐渐减小;在波数20的范围内,总动能谱随波数的衰减主要由旋转动能谱随波数的减小造成。采用谱方法和格点方法进行水平相关特征尺度的计算,结果表明二者计算得到的背景误差的水平相关特征尺度随高度的升高而增大,随波数的增大而减小,但谱方法的计算结果大于格点方法。     

基于ＬａｎｄｓａｔＴＭ／ＥＴＭ ＋数据的北京城市热岛季节特征研究

利用１９８８—２００６年２０景ＬａｎｄｓａｔＴＭ和ＥＴＭ＋数据分析了北京市城市热岛的季节变化特征。通过反演地表温度,建立统一的城市和农村区域,计算了城市热岛强度,并采用多项式拟合获取了城市热岛强度的季节变化曲线;同时,分析了热岛强度季节特征与气候因子的关系。另外利用４景２００５—２００６年不同季节ＬａｎｄｓａｔＴＭ影像,分析了不同季节城市热岛的空间变化特征,并选择穿越北京城区的两条不同方向剖线（ＳＥ ＮＷ 和ＳＷ ＮＥ）,分析了沿剖线方向城市热岛与地表类型的关系。结果显示,北京城市热岛具有明显的季节变化特征,与总云量的季节变化关系显著。最大热岛强度出现在夏季,呈现片状发散和零星热岛并存的空间分布特征。冬季为冷岛特征,其空间分布与夏季热岛一致。春秋两季热岛强度最小,但春季热岛空间差异较大。在相同季节,城市热岛强度和空间尺度在不同剖线方向具有明显的差异,这与不同地类的空间分布有关。     

基于功率谱的风廓线雷达回波强度定标方法

风廓线雷达已在我国得到大范围的业务布网应用,现有业务产品主要为风场信息。为了充分发挥风廓线雷达的作用,获取更多的天气过程信息,该文提出仅使用风廓线雷达返回信号功率谱进行数据定标（DCNP）的方法。使用雷达系统噪声功率对返回信号功率谱单位幅度进行标校计算,基于标校后的雷达探测功率谱分布数据计算回波强度功率谱密度分布、回波强度、大气折射率结构常数。利用2017年北京风廓线雷达、2016年南京风廓线雷达和2018年梅州风廓线雷达观测数据,对我国业务运行的3种主要型号风廓线雷达进行算法评估试验。定标方法的计算结果稳定,风廓线雷达不同探测模式之间的一致性较好。使用每个测站定标结果与相邻天气雷达数据进行比较,风廓线雷达回波强度定标结果与天气雷达也有较好的一致性。DCNP方法与基于信噪比（SNR）的强度计算方法进行比较,与SNR方法相比,DCNP方法定标结果更加稳定可靠。